CN103594911A - 一种ld泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器 - Google Patents

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CN103594911A CN201310535501.5A CN201310535501A CN103594911A CN 103594911 A CN103594911 A CN 103594911A CN 201310535501 A CN201310535501 A CN 201310535501A CN 103594911 A CN103594911 A CN 103594911A
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田玉冰
檀慧明
姚文明
徐建根
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Abstract

本发明公开了一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，包括半导体激光器，光学耦合系统和激光晶体，所述半导体激光器在所述结构的最前端，且所述半导体激光器与所述光学耦合系统连接，所述激光晶体在所述结构的末端。采用本发明技术方案，减少了选频单元器件，缩小了体积，提高了系统的稳定性，同时DFB结构的选频特性保证了激光的窄线宽输出。

Description

一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器
技术领域
本发明属于半导体激光泵浦全固体激光技术领域，具体涉及一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器。 
背景技术
窄线宽激光器发射的激光具有极好的相干特性，其相干长度可达数百公里，其在超高精度和超远距离激光测距、激光雷达、船舶水听器、航天器对接、卫星间通信、光纤传感及光纤通信领域具有极其广阔的应用前景。目前在半导体激光泵浦全固体激光技术领域，多采用双折射滤波片 1 、标准具 2 、扭摆腔 3 选模或单向环行腔 4 结构来实现单频输出，从而达到窄线宽，但由于器件过多或腔型复杂，调节难度很大。 
  
1、Abramovici. Minimal Nd: YAP laser configuration with single frequency output. Optics Communications. 1987,61: 401～404；
2、T.Baer. Large-amplitude fluctuations due to longitudinal mode coupling in diode-pumped intracavity-doubled Nd: YAG lasers. 1986, J.Opt. Soc. Am. B, 3(9): 1175-1180；
3、M.Oka and S. Kubota. Stable intracavity doubling of orthogonal linearly polarized modes in diode-pumpd Nd: YAG lasers. Optics Letters. 1988, 13: 805～807；
4、Thomas J.Kane and Robert L.Byer Monolithic, unidirectional single-mode Nd: YAG ring laser Optics Lett, 1985, 10(2); 65-67。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，且所述分布反馈型英文缩写为DFB，所述激光器为结构简单、体积小、输出稳定性好、易于产品化的红外及可见光波段的LD泵浦全固体窄线宽激光器，该发明通过泵浦源、扩束耦合系统、刻有光栅结构的激光晶体三部分器件的有效组合，解决了目前固体激光器中器件过多、难于调节且腔型复杂的问题，从而实现了窄线宽激光的高稳定性输出。 
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 
一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，包括半导体激光器，光学耦合系统和激光晶体，所述半导体激光器在所述结构的最前端，且所述半导体激光器与所述光学耦合系统连接，所述激光晶体在所述结构的末端。
进一步的，所述激光晶体上刻有光栅结构。 
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 
本发明技术方案，引入了DFB结构，当波长满足一定条件的激光在这种结构中传播时，将产生布拉格反射效应，该效应具有谐振腔镜的效果，从而形成激光输出；由于该结构避免使用腔镜，减少了选频单元器件，缩小了体积，提高了系统的稳定性，同时DFB结构的选频特性保证了激光的窄线宽输出。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。 
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 
图1为本发明的激光器结构示意图以及本发明的Yb:YAG/1030nm全固态近红外窄线宽激光器实施例1的结构示意图；
图2为本发明的Yb:YAG/515nm 全固态可见光窄线宽激光器实施例2的结构示意图。
图中标号说明：1、半导体激光器，2、光学耦合系统，3、激光晶体。 
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 
参照图1所示，一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，包括半导体激光器1，光学耦合系统2和激光晶体3，所述半导体激光器1在所述结构的最前端，且所述半导体激光器1与所述光学耦合系统2连接，所述激光晶体3在所述结构的末端。 
进一步的，所述激光晶体3上刻有光栅结构。 
本发明的原理： 
首先根据激光波长 
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE001
，确定所需激光晶体及其对
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE002
的折射率
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE003
，根据公式（1）确定光栅周期，
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE005
为布拉格级次，选择泵浦波长，依据公式（2）确定泵浦光的入射角度
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE007
。
  
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE008
   （1）
Figure DEST_PATH_IMAGE009
   （2）
本发明的全固体激光器工作时：作为泵浦源的半导体激光器1发出泵浦光，通过光学耦合系统2整形后，以
Figure 645485DEST_PATH_IMAGE007
角入射到激光晶体3上，激光晶体3刻有周期为
Figure 362905DEST_PATH_IMAGE004
的光栅结构，由于满足布拉格散射条件，波长
Figure 2013105355015100002DEST_PATH_IMAGE010
在激光晶体光栅区域内传播时，向前布拉格散射光和向后布拉格散射光将产生强烈的藕合效应，从而形成激光输出。
实施例一： 
参见图1所示，Yb:YAG/1030nm全固态近红外窄线宽激光器由940nm半导体激光器1、光学耦合系统2和刻有光栅结构的Yb:YAG激光晶体3三部分组成。
Yb:YAG晶体的泵浦波长为940nm, 发射的激光波长为1030nm,其折射率为1.82，选择布拉格级次为2，经理论计算，其入射角度
Figure 945065DEST_PATH_IMAGE007
为56.1度，所需刻划的光栅周期
Figure 8705DEST_PATH_IMAGE004
为565.93nm。 
激光器工作时：作为泵浦源的半导体激光器1发出940nm泵浦光，通过光学耦合系统2整形后，以56.1度入射到激光晶体Yb:YAG 3上，晶体3刻有周期为565.93nm的光栅结构，由于理论计算满足布拉格散射条件，因此由能级跃迁产生的1030nm激光在Yb:YAG晶体光栅区域内传播时，向前布拉格散射光和向后布拉格散射光将产生强烈的藕合效应，从而形成1030nm激光的窄线宽输出。 
实施例二： 
参见图2所示，实施例2的结构与实施例1类似，只是输出光路上增加了倍频晶体，该倍频晶体可为KTP、LBO、BiBO、PPMgLN或其它非线性晶体，当产生的1030nm激光通过晶体时转化为515nm激光输出。
另外，激光晶体3除Yb:YAG外，还适用于Nd:YAG、Nd:YVO4、Er:YAG、Yb:LuAG等其他激光晶体。 
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，包括半导体激光器（1），光学耦合系统（2）和激光晶体（3），其特征在于，所述半导体激光器（1）在所述结构的最前端，且所述半导体激光器（1）与所述光学耦合系统（2）连接，所述激光晶体（3）在所述结构的末端。
2.根据权利要求1所述的LD泵浦全固体分布反馈型窄线宽激光器，其特征在于，所述激光晶体（3）上刻有光栅结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11901699B2 (en) 2020-11-20 2024-02-13 Suzhou Institute Of Nano-Tech And Nano-Bionics (Sinano) , Chinese Academy Of Sciences Narrow linewidth laser

Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1400487A (zh) * 2001-08-01 2003-03-05 中国科学院理化技术研究所 非线性光学晶体激光变频光栅耦合器
CN1564400A (zh) * 2004-04-09 2005-01-12 浙江大学 实现增益光栅分布反馈布拉格一级激光输出的泵浦方法

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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